分類: 地理 常識詞典 編輯 : 常識 發(fā)布 : 01-15

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研究地下水在孔隙介質(zhì)、裂隙介質(zhì)和巖溶介質(zhì)中流動規(guī)律的科學(xué)。在孔隙介質(zhì)，顆粒性地質(zhì)材料聚集在一起時，顆粒與顆粒間并不完全緊密結(jié)合，而是存有一定的間隙，稱為孔隙。孔隙與孔隙所組成的脈絡(luò)空間則是地下水存在與流動的場所。在裂隙介質(zhì)中，地下水流動除會受顆粒性地質(zhì)材料孔隙影響外，也會受到裂隙形狀、大小、分布和連通程度影響。自然界鹵化物-、硫酸鹽-及碳酸鹽-，都是可溶-，而巖溶介質(zhì)中，地下水流動可對可溶-進(jìn)行溶解、侵蝕與溶蝕作用，并伴隨有重力崩塌，容易形成地下河系或溶蝕管道等趨勢。

地下水動力學(xué)的范圍包括地下水流動的基本規(guī)律，不同水文地質(zhì)、不同含水層情況下受人為或自然因素影響的地下水流動變化與現(xiàn)象，地下水流速與流向的時空變化計算方法與理論發(fā)展，水文地質(zhì)參數(shù)定義與地下水流的關(guān)系，參數(shù)推估方法，是對地下水進(jìn)行有關(guān)水量與水質(zhì)評估和合理開發(fā)利用及保育之基礎(chǔ)。

人類對地下水的開發(fā)利用可追溯到遠(yuǎn)古時代，但對地下水運(yùn)動規(guī)律的科學(xué)認(rèn)識是較晚的。1856年法國水力工程師達(dá)西（Herry Darcy）通過砂的滲透試驗獲得滲透流速與水力坡度之間的線性關(guān)系，稱為達(dá)西定律，奠定地下水動力學(xué)的基礎(chǔ)。1935年美國人泰斯（C. V. T-eis）總結(jié)前人的研究，考慮受壓含水層的彈性可壓縮性，利用熱傳導(dǎo)方程的相似性導(dǎo)出了著名的非穩(wěn)定井流公式。1970年代，有限差分法、有限元素法和邊界元素法日益廣泛地應(yīng)用於水文地質(zhì)計算。

地下水流過孔隙時，地下水與地質(zhì)材料間會產(chǎn)生摩擦損失，地質(zhì)材料對地下水流動的難易程度，可用水力傳導(dǎo)系數(shù)K代表。K值愈高之地質(zhì)材料，地下水較容易流動，反之則不易流動。通常粒徑愈大、粒徑分布愈均勻的地質(zhì)材料其K值愈大。黏土的粒徑極細(xì)，故K值非常小，地下水幾乎無法在其中流動。K值受地質(zhì)材料的特性如：粒徑大小及其分布、顆粒形狀及其排列、壓密程度，及流經(jīng)其間流體的比重及黏滯度影響。故同一流體流經(jīng)不同地質(zhì)材料會產(chǎn)生不同的K值變化。反之，不同流體流經(jīng)相同的地質(zhì)材料亦會有不同的K值。在天然情況下，任何含水層是由不同K值的地質(zhì)材料組成，故含水層的K值隨地質(zhì)材料的空間改變，呈現(xiàn)特有的空間變異性質(zhì)，稱為含水層的異質(zhì)性。含水層的異質(zhì)性強(qiáng)烈影響地下水的流速及流向；如何量測和決定含水層的異質(zhì)性是地下水動力學(xué)的一項重點。若假設(shè)K值沒有空間變化，則含水層僅由單一地質(zhì)材料組成。這種假設(shè)稱為均質(zhì)性，是一種理想狀況。有些地質(zhì)材料的K值會隨地下水流方向改變，稱為地質(zhì)材料的異向性。若K值不隨地下水流方向改變，則稱地質(zhì)材料具有等向性。

地下水動力學(xué)問題的研究是建立在水文地質(zhì)條件基礎(chǔ)之上，與地質(zhì)學(xué)有密切聯(lián)系。地下水是水圈的組成部分，并參與整個水文循環(huán)，水文因素是地下水運(yùn)動關(guān)鍵要素。-地區(qū)已建立地下水觀測網(wǎng)及相關(guān)水文地質(zhì)資訊，使地下水動力學(xué)從理論模式發(fā)展進(jìn)入實務(wù)應(yīng)用，以科技管理地下水資源，訂定前瞻性的地下水政策。

中文關(guān)鍵字：達(dá)西定律 , 水力傳導(dǎo)系數(shù) , 異質(zhì)性 , 異向性

英文關(guān)鍵字Darcy's law , -ydraulic conductivity , anisotropy , -eterogeneity

參考資料

Bear, Jacob. 1988. Dynamics of Fluids in Porous Media. New York: Dover. McW-orter, David B. and Sunada, Daniel K. 1977. Ground-Water Hydrology and Hydraulics. Fort Collins, Colo.: Water Resources Publications. Todd, David Keit- and Mays, Larry W. 2005. Groundwater Hydrology. Hoboken, NJ: Wiley. Sc-wartz, F. W. and Z-ang, Hubao. 2003. Fundamentals of Ground Water. New York: Wiley. 經(jīng)濟(jì)部中央地質(zhì)調(diào)查所。.moeacgs.gov.tw。經(jīng)濟(jì)部水利署。.wra.gov.tw。U.S. Geological Survey. .usgs.org。Wiley InterScience. .blackwell-synergy。American Geop-ysical Union. .agu.org。

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